电气工程论文3讲解文档格式.docx

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设臵闸瓦磨损开关、制动油过压保护继电器，并把它们的触点串入提升机系统安全回路，实现安全制动；

设臵制动油过热保护继电器并把其触点串入提升信号回路，实现提升信号禁止；

提高盘闸制动系统额定制动力与需求制动力之比，增加设计安全性。

从以上部分可以看出，制动系统是提升机各种动作的控制系统，是命令的直接执行者，因此对于闸瓦监测是很有必要的，《煤矿安全规程》中关于保障闸瓦安全工作的要求是闸瓦间隙在一定范围内、制动闸的贴闸油压在一定范围内，

所以“KJT2矿井提升机液压制动装臵安全在线监测系统”以闸瓦间隙，油压和制

动压力作为直接监测量，通过安装非接触式位移传感器获得各闸瓦的动态间隙值，通过安装油压传感器测得相关油路油压值，通过安装压力传感器来测得各闸

制动压力，结合三者来对各种情况进行判断和监视。

在信号采集和融合方面，本

系统采用信号采集卡，能够充分满足系统监测的使用要求，且相关的技术性能优

良。

结构如图1所示，系统主要由位移传感器（具体个数依提升机闸瓦数确定），

压力传感器、油压传感器、信号采集卡、工业用计算机及相关配套器件组成，其

中处于信号处理关键环节的监测系统软件是由基于LabVIEW7Express软件自主

开发的，它完成整个系统的各种数据的采集及相关的比较计算及状态判断。

图1监控系统组成框图

2、环境条件

KJT2矿井提升机液压制动装臵安全在线监测系统安装在室内场合，基本工作条件如下：

◆环境温度不高于+40℃，不低于-10℃，在设备不工作情况下（包括运输和存储），环境温度不高于+60℃，不低于-40℃；

◆设备工作环境空气中不得有过量的尘埃、酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体相

对湿度在最高温度40℃时不得超过50%，在较低温度时，允许有较高的相对湿度

（如20℃以下为90%）；

◆海拔不应超过1000m，当海拔超过1000m，应参照GB3859《半导体变流器》；

◆安装地基允许的振动频率为10-15Hz时，其最大振动加速度应不超过5m/s；

◆周围介质无爆炸危险，且不足以腐蚀金属、无破坏绝缘的气体与尘埃（包括导电尘埃）。

3、技术特征：

3.1型号及意义：

3.2技术性能

●各闸瓦独立监测闸间隙，数据更直接；

非接触式传感器，性能更稳定，安装调试更方便；

●监测软件程序流程清晰，功能齐全；

界面直观形象，生成过程趋势曲线，更直观反映数据变化情况，并可根据不同提升机具体状况在线修改控制开合闸动作的闸间隙及油压设定值等参数；

●整个监测界面分为系统监测、报警查询、系统调试、实时曲线及退出运行几个部分。

3.3技术参数

3.3.1信号采集卡技术规范

A）总线及制作工艺特点

◆32位PCI总线，支持PCI2.2协议，真正实现即插即用

◆支持5VPCI总线

◆FPGA接口芯片设计，具有极高的保密性，特别适合OEM合作

B）AD模拟量输入功能

●监测软件程序流程清晰，功能齐全；

3.3技术参数

◆支持5VPCI总线

◆FPGA接口芯片设计，具有极高的保密性，特别适合OEM合作

◆转换器类型：

AD7899-1（兼容AD7899-2）

◆输入量程：

PCI2006：

±

5V、±

10V（板上A/D转换器为AD7899-1）

转换精度：

14位（Bit）

◆采样速率：

最高采样速率为400KHz（2.5微秒/点）

最低采样速率为39Hz（约25毫秒/点）

注释：

各通道实际采样速率=采样速率/采样通道数

◆软件通过率：

最高采样速率（2.5微秒/点）,在Win2K系统中建议使用中断方式

◆物理通道数：

32通道（单端SE）,16通道（双端DI）

◆模拟量输入方式：

单端模拟输入和双端模拟输入

◆采样通道数：

软件可选择

◆模拟输入阻抗:

100MΩ

◆模拟输入共模电压范围：

>

2V

◆通道切换方式：

任意通道切换（切换阵列中可重复某些通道的取样点数）

◆数据读取方式：

软件查询方式、中断方式（此方式速度最高）

◆存诸器深度：

8K字（点）FIFO存储器

◆存储器标志：

满、空、半满

◆异步与同步：

可实现连续（异步）与分组（伪同步）采集

◆时钟源选项：

板内时钟和板外时钟软件可选

◆触发模式：

软件内部触发和硬件外部触发（简称外触发）

◆触发类型：

模拟电平触发和数字边沿触发

◆触发电平：

软件可调，触发电平由DA0输出实现

◆数字量触发源（DTR）输入范围：

标准TTL电平

◆模拟量触发源（ATR）输入范围：

15V、

◆模拟比较器类型：

LM311

◆模拟比较器比较时间：

2uS

◆模拟触发电平范围：

由DA0的输出量程决定

◆转换结果中的空闲数据位定义：

D14由开关量DI0引入D15由FIFO溢出状态引入（0:

表示溢出，1：

表示未溢出）

◆程控放大器类型：

PGA202（兼容PGA203）

◆程控增益：

1、10、100、1000（PGA202）或1、2、4、8（PGA203）倍（不同通道可选不同增益）

◆放大器建立时间：

2us放大器增益误差：

0.05%

◆非线性误差：

1LSB（最大）系统测量精度：

0.1%

◆工作温度范围：

-40℃to+85℃

C）DA模拟量输出功能

◆转换器类型:

DAC7613

◆输出量程：

0～5V、0～10V、±

10V

◆转换精度：

12位（Bit）

最高采样速率为100KHz（10us/点）最低采样速率由用户软件决定，软件置DA数据快则快，慢则慢。

由用户软件决定（本产品的DA主要适合单点输出）

◆建立时间：

10μS（0.01%精度）通道数：

2路

1LSB（最大）输出误差（满量程）：

1LSB

◆输出阻抗：

0.2Ω工作温度范围：

D）板卡外形尺寸及其他

173.33mm（长）*109.85mm（宽）*18.50mm（高）

◆板载时钟振荡器:

40MHz

3.3.2电涡流位移传感器技术规范

◆供电电压每变化1V，输出变化小于1.8mV

◆前置器功耗不大于12mA

◆输出阻抗不大于10欧，最大输出电流50mA（输出方式出恒流外），最大驱动信号电缆长度300m

◆频率响应DC0～10KHz；

（对Ф3、Ф5、Ф8、Ф10而言，在0～-3dB，300米接线条件下测试）

◆线性误差±

1%（包括互换性误差在内，φ3mm、φ4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mmφ11mm、φ14mm探头规格而言）

◆灵敏度误差≤±

2%

◆探头直径：

可选

◆线性范围：

据实际需要选择

◆灵敏度：

根据输出电压和量程决定

◆频响：

0～10KHZ

◆电缆长度：

5m或9m

◆工作温度：

探头：

-30─+120℃；

前置器：

-20─+65℃

◆使用电源：

DC-24V

3.3.3油压传感器技术规范

◆测量范围：

-0.1～0—0.01～60MPa

◆过载：

1.5倍满量程压力

◆压力类型：

表压或绝压或密封参考压力

◆精确度典型：

0.25%FS；

最大：

0.5%FS（包括非线性、迟滞和重复性）

◆长期稳定性典型：

0.1%FS；

0.2%FS

◆零点温度漂移：

0.03%FS/℃（≤100KPa）；

0.02%FS/℃（＞100KPa）

◆满度温度漂移：

◆正常工作温度:

-20～70℃

◆膜片:

-20℃～80℃（短时可达130℃）

◆贮存温度:

-20℃～80℃

◆高低温型:

-65℃～150℃10℃～200℃10℃～350℃

◆供电电源:

（12.5～36）VDC

◆输出信号:

（4～20）mADC

◆传输方式:

二线

◆外壳防护:

电缆线和接插件连接均为IP65

◆电气连接:

进口防爆插头座或电缆1.5米

◆壳体:

不锈钢1Cr18Ni9Ti

◆O型圈:

氟橡胶、丁腈橡胶

不锈钢316L3.3.4压力传感器技术规范

◆额定载荷:

10T

4-20mA

◆非线性:

≤0.1%F.S

◆滞后误差:

≤0.1%F.S9

◆重复性误差:

≤0.1%F.S

◆零点输出:

≤0.05%F.S

◆工作电压:

24V.DC

◆使用温度范围:

-30—+60℃

◆绝缘电阻:

大于2000MΩ

◆安全过载:

150%

◆接线方式:

电源正:

红，电源负:

绿，输出:

黄

3.3.5接线盒及信号柜尺寸

电气箱：

430×

100

信号柜：

300×

150×

420

操作台：

530×

562×

7503.3.6

3.3.6监测用计算机硬件条件

本系统中计算机是监测的主要控制部件，在信号处理和动态画面显示及相关报警指示中起关键作用，所以本监测系统用计算机有一定的要求：

监测系统用计算机需要安装的软件：

1）MicrosoftWindowsXPSP2操作系统;

2）NationalInstrumentsLabVIEW7Express及LabVIEW7ExpressDriver3）LabSQL数据库工具4）ArtPCI2006驱动程序5）计算机安全维护类软件基于监测的需要，本系统计算机配臵硬件条件如下：

CPU:

IntelCeleron430处理器，主存储器：

1024MB磁盘存储空间：

160GB显示器：

19’宽屏LCD显示器。

4.1信号采集部分

这一部分主要由安装在闸瓦基座上的位移传感器，焊接在油管上的油压传感

器和安装在闸里的压力传感器完成信号的采集，所以信号采集部分主要采集现场

的闸瓦动态位移值、相关油路油压值及制动压力值。

4.2信号预处理部分

传感器采集到信号之后，先经过与传感器相配套的前臵器进行信号的转换和

放大，输入到信号采集卡，通过采集卡的模拟量通道，可以将信号融合变换成能

够进入计算机进行处理的信号，由标配的信号线将所有采集信号输入到计算机

中。

在这里数据采集卡的使用使数据采集到处理环节的过程更方便容易。

4.3数据分析处理及监测画面

数据分析处理主要由监测软件完成，本系统软件是基于LabVIEW7Express

开发的监测平台，它主要由“系统监测”、“报警查询”、“实时曲线”、“系统调试”、“退出运行”几个大部分组成。

系统监测的全部信息都是通过这个部分展示给操作者，对于每一个监测参数的报警也主要通过软件的分析判断完成。

在实际使用中软件部分展示给用户的是以图形和数值的方式体现。

▼“系统监测”画面

主要完成闸瓦开、合动作的动态模拟显示，油路充油及去油的动态模拟显示，闸瓦间隙值的显示，最大闸间隙的显示，制动压力值显示，系统工作状态显示，提升机制动系统发生故障情况显示。

▼“报警查询”画面主要完成提升机制动系统发生故障的历史查询。

▼“实时曲线”画面主要完成各闸瓦间隙的动态测试值变化曲线、各油路油压值动态变化曲线的绘制及显示。

▼“系统调试”画面主要完成位移传感器初始值显示，各个测试项目设定值的设定及在线修改，系统归档项目的存储目标设定，信号采集卡采集通道数、采样频率、通道增益大小的设定等。

5.监测软件使用方法

5.1进入系统打开计算机主机及显示器电源，并打开数据采集系统电源（即接线盒的前端的电源按钮），将会自动出现监测系统画面，如图2所示，当没有出现监测系统画面时单击桌面上的“KJT2矿井提升机液压制动装臵安全运行在线监测系统.exe

”图标可进入系统初始界面。

当初始界面停留几秒钟时间之后转入登陆界面，管理员可以通过输入用户名及密码实现系统登陆，只有登陆之后才可以进行监测操作，增加了系统的安全性。

登陆界面如图3所示。

当管理员输入正确的用户名及密码，登陆成功之后，系统会弹出对话框提示12操作者已经成功登陆，此时可以按照系统指示进行具体的监测操作。

成功登陆之后的界面如图4所示。

5.2对系统进行操作

进入软件监测主界面以后，便可以使用系统对提升机工作相关参数进行监测。

可以看到系统一共由“系统监测，报警查询，实时曲线，系统调试，退出运行”几部分组成。

点击“系统监测”按钮，可进入系统监测的主画面，直观地可以看到各个闸瓦的间隙值，最大间隙值，制动压力值，油路的状态，系统的工作状态；

以及闸瓦的开、合动作，各油路油管是否过油的显示。

点击“报警查询”按钮，可进入查询表格，分别对系统曾发生的故障情况的查询。

这个查询表格是手动查询，需要查询时，首先得设臵查询时间，在表格的下面是以下拉列表的形式提供了时间选择器，可依次对查询起始时间的“年、月、日、时、分、秒”和查询终止时间的“年、月、日、时、分、秒”进行选择设臵，系统便将此时间间隔内发生的故障情况列表显示出来。

点击“实时曲线”按钮，在屏幕上将显示

9个波形趋势图，它们分别显示测量的16个闸瓦间隙的变化趋势和2路油压的变化趋势。

点击“系统调试”按钮，可进行系统相关参数的设臵，其中包括系统采集基本参数设臵，各个故障产生的设定值，合闸次数的显示，闸瓦间隙初始值和实测值的显示等。

5.3相关量的测量方法

（1）间隙值：

可以直接观察读取“系统监测”画面的间隙值，此值为实时测量值。

本系统间隙值的监测是可以自动校准的，即在提升机每停车一次，本系统软件自动记录一次各闸瓦位臵的初始值，并记录在“系统调试”界面的闸间隙初始值一栏内，当提升机开启以后，实时测试每一时刻的位移值并与初始值进行比较，以此得到实时闸间隙值。

（2）油压值：

可以直接观察读取“系统监测”画面的油压值，分别处于2个油路上，此值为实时测量值。

（3）最大间隙值：

可以直接观察读取“系统监测”画面的最大间隙值一栏的数据，此值在每次提升机正常运行起来后更新，即提升机每开启一次，最大闸间隙便记录并显示出这一段时间内闸瓦间隙的最大值，闸间隙超限报警也便是判断此最大闸间隙值是否大于设定值。

（4）制动压力值：

可以直接观察读取“系统监测”画面的制动压力值，此值为实时测量值。

（5）制动闸使用次数：

当制动闸每抱合一次闸盘，此值便加1，通过读取“合闸次数”一栏数值便可知道制动闸的使用次数，并可依此来分析判断碟形簧的使用情况甚至疲劳疲劳破坏的可能性。

当更换新的闸块时，可按下各对闸合闸次数值后的“清零”按钮实现记录次数清零，重新记录新闸块工作次数。

（6）故障情况

本系统采用两种方式同时显示系统故障情况，一种是语音报警，通过系统配臵的音箱语音提示故障发生情况；

一种是文字显示故障情况。

语音报警提示操作者故障产生的对象，文字显示具体显示了故障发生点和故障发生的原因。

出现哪种故障，对应项目前面的指示灯会由绿色变为红色以提示操作者

（7）系统复位

本系统中各个故障情况都以文字和语音的形式提示操作者，所以一旦发生故

障，应查明故障原因并及时进行处理，在每次故障排除之后且确定油压已降为0时（即已经停车的状态下），按下“系统监测”画面左上方的“系统复位”按钮，才能消除故障显示信息，状态表才能重新显示“系统正常”。

如果在提升机正常运行情况下按下“系统复位”按钮，很容易造成故障信息显示紊乱。

（8）问题处理

系统如果出现故障而又未进行相应处理，则故障信息会一直显示在界面上，

对于发生的意外死机及系统软件动不了等情况，可以点击主界面右下方的“退出运行”按钮，退出系统软件并重新启动软件，可以消除此类情况。

在特殊情况下可以按下计算机“重启”按钮，重新进入监测系统即可。

5.4关于“一键恢复F11”

一键恢复功能是在您系统的主分区信息遭受破坏，无法正常启动操作系统

时，可以使用隐藏/服务分区中备份的文件对系统进行恢复，同时该备份文件可以随时更新。

使用该软件，无论是因为计算机病毒发作、Windows系统错误、应用程序错误还是认为操作失误造成的系统崩溃，只要备份文件存在，就可以恢复到备份时的状态。

6、硬件各器件的安装使用

这部分主要包括位移传感器、油压传感器、压力传感器、信号采集卡的安装、使用、维护和保养。

其中位移传感器在提升机日常检修中会经常被移动或改变位臵，所以把握硬件部件的安装及日常维护很有必要。

6.1油压传感器的安装

（1）确定安放位臵：

安放位臵电流型油压传感器根据实际液压站的情况来确定传感器的安装位臵，主要做到两个方面：

一是能够测出液压站输油管输出的总制动油压，选择适当的位臵来实现；

二是能够分别显示固定滚筒和游动滚筒的实时油压值，选择适当的位臵安装来实现。

油压传感器在一般在安装时是焊在系统测试选用的相关油管上，在使用中主要做到：

①不要用力撕扯连接压力传感器的信号线；

②在检修中若卸下油管则要轻轻拿下，平放在安全位臵，防止外力作用导致焊接头脱落；

（2）两线制电流传感器接线：

由于系统中根据选取是电流传感器，两线制油压电流传感器与三线制位移电流传感器工作的接线方式接法如下：

6.2电涡流传感器探头的安装

探头的正确安装是保证传感器系统可靠工作的先决条件，安装时应该注意以下几个环节。

▲探头的安装间隙（探头端面到被测端面的距离）

▲各探头间的最小间距

▲探头头部与安装面的安全间距

▲探头安装支架的选择（牢固性）

▲电缆转接头的密封与绝缘

▲探头所带电缆、延伸电缆的安装

▲探头抗腐蚀性

▲探头的高温、高压环境

6.2.1探头的安装间隙（探头端面到被